電流變送器可以直接將被測(cè)主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4~20mA(通過(guò)250Ω 電阻轉(zhuǎn)換DC 1~5V或通過(guò)500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2~10V)恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),連續(xù)輸送到接收裝置(計(jì)算機(jī)或顯示儀表)。
電流變送器原副邊高度絕緣隔離,兩線制輸出接線,輔助工作電源+24V與輸出信號(hào)線DC4~20mA共用,具有精度高,體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾、國(guó)內(nèi)*4種補(bǔ)償措施和6大全面保護(hù)功能,兩線端口防感應(yīng)雷能力強(qiáng),具有雷擊波和突波的保護(hù)能力等優(yōu)點(diǎn)。特別適用發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、智能低壓配電柜、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、路燈等負(fù)載電流的智能監(jiān)控系統(tǒng);
電流變送器超低功耗,單只靜態(tài)時(shí)0.096W,滿量程功耗為0.48W,輸出電流內(nèi)部限制功耗為0.6W。
一.什么是兩線制電流變送器?
兩線制是指現(xiàn)場(chǎng)變送器與控制室儀表僅用兩根導(dǎo)線,這兩根線既是電源線,又是信號(hào)線。兩線制與三線制 (一根正電源線,兩根信號(hào)線,其中一根共GND) 和四線制(兩根正負(fù)電源線,兩根信號(hào)線,其中一根GND)相比,兩線制的優(yōu)點(diǎn)是:
1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響,可用非常便宜的更細(xì)的導(dǎo)線;可節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用;
2、在電流源輸出電阻足夠大時(shí),經(jīng)磁場(chǎng)耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓,不會(huì)產(chǎn)生顯著影響,因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小,一般利用雙絞線就能降低干擾;兩線制與三線制必須用屏蔽線,屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。
3、電容性干擾會(huì)導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差,對(duì)于4~20mA兩線制環(huán)路,接收器電阻通常為250Ω(取樣Uout=1~5V)這個(gè)電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差,因此,可以允許的電線長(zhǎng)度比電壓遙測(cè)系統(tǒng)更長(zhǎng)更遠(yuǎn);
4、各個(gè)單臺(tái)示讀裝置或記錄裝置可以在電線長(zhǎng)度不等的不同通道間進(jìn)行換接,不因電線長(zhǎng)度的不等而造成精度的差異,實(shí)現(xiàn)分散采集,分散式采集的好處就是:分散采集,集中控制....
5、將4mA用于零電平,使判斷開(kāi)路與短路或傳感器損壞(0mA狀態(tài))十分方便。
6,在兩線輸出口非常容易增設(shè)一兩只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
三線制和四線制變送器均不具上述優(yōu)點(diǎn)即將被兩線制變送器所取代,從國(guó)外的行業(yè)動(dòng)態(tài)及變送器心片供求量即可略知一斑,電流變送器在使用時(shí)要安裝在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)力線上,而以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則位于較遠(yuǎn)離設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控室里,兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠(yuǎn)。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境較為惡劣,強(qiáng)電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾,雷電感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)浪涌脈沖,在這種情況下,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中遇到的一個(gè)棘手問(wèn)題就是如何在惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離可靠地傳送微小信號(hào)。
兩線制變送器件的出現(xiàn)使這個(gè)問(wèn)題得到了較好地解決。我們以DH4-20變送模塊為核心設(shè)計(jì)了小型、價(jià)廉的穿孔型兩線制電流變送器。它具有低失調(diào)電壓(<30 μV)、低電壓漂移(<0.7μV/C°)、超低非線性度(<0.01%)的特點(diǎn)。它把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)力線的電流隔離轉(zhuǎn)換成4~20 mA的按線性比例變化的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出,然后通過(guò)一對(duì)雙絞線送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入接口上,雙絞線同時(shí)也將位于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的24V工作電源送到電流變送器中。測(cè)量信號(hào)和電源在雙絞線上同時(shí)傳送,既省去了昂貴的傳輸電纜,而且信號(hào)是以電流的形式傳輸,抗*力得到極大的加強(qiáng)。兩線制電流變送器原理如(圖1)所示。
二.電流變送器的4-20mA輸出如何轉(zhuǎn)換?
兩線制電流變送器的輸出為4~20 mA,通過(guò)250 Ω的精密電阻轉(zhuǎn)換成1~5 V或2-10V的模擬電壓信號(hào).轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)有多種方法,如果系統(tǒng)是在環(huán)境較為惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期使用,因此需考慮硬件系統(tǒng)工作的安全性和可靠性。系統(tǒng)的輸入模塊采用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM231將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào),用光電耦合器件TL117進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的隔離。
同時(shí)模擬信號(hào)處理電路與數(shù)字信號(hào)處理電路分別使用兩組獨(dú)立的電源,模擬地與數(shù)字地相互分開(kāi),這樣可提高系統(tǒng)工作的安全性。利用壓頻轉(zhuǎn)換器件LM231也有一定的抗高頻干擾的作用。
三.電流輸出型與電壓輸出型有哪些優(yōu)劣比較?
在單片機(jī)控制的許多應(yīng)用場(chǎng)合,都要使用變送器來(lái)將單片機(jī)不能直接測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的電模擬信號(hào),如電流變送器,壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。
早期的變送器大多為電壓輸出型,即將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V電壓輸出,這是運(yùn)放直接輸出,信號(hào)功率<0.05W,通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)讀取、控制。但在信號(hào)需要遠(yuǎn)距離傳輸或使用環(huán)境中電網(wǎng)干擾較大的場(chǎng)合,電壓輸出型傳感器的使用受到了極大限制,暴露了抗*力較差,線路損耗破壞了精度等等等缺點(diǎn),而兩線制電流輸出型變送器以其具有*的抗*力得到了廣泛應(yīng)用。
電壓輸出型變送器抗*力極差,線路損耗的破壞,談不上精度有多高,有時(shí)輸出的直流電壓上還疊加有交流成分,使單片機(jī)產(chǎn)生誤判斷,控制出現(xiàn)錯(cuò)誤,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞設(shè)備,輸出0-5V不能遠(yuǎn)傳,遠(yuǎn)傳后線路壓降大,度大打折扣。現(xiàn)在很多的ADC,PLC,DCS的輸入信號(hào)端口都作成兩線制電流輸出型變送器4-20mA的,證明了電壓輸出型變送器被淘汰的必然趨勢(shì)。
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